第五章结构静力试验课件.ppt

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1、主要内容主要内容n n5.1 概述概述n n5.2 结构单调加载静力试验的加载结构单调加载静力试验的加载制度制度n n5.3 基本构件的单调加载静力试验基本构件的单调加载静力试验n n5.4 扩大构件的单调加载静力试验扩大构件的单调加载静力试验n n5.5 建筑物或其部件的单调加载静建筑物或其部件的单调加载静力试验力试验5.1 概述5.2 结构单调加载静力试验的加载制度 加载制度定义：试验进行 期间荷载与时间的关系。预加载试验5.2 结构单调加载静力试验的加载制度n n荷载量分级要求 开裂前，在达到开裂荷载计算值的90以前，按荷载短期效应组合的20分级；开裂前，达到开裂荷载计算值的90后，按荷

2、载短期效应组合的5分级；5.2 结构单调加载静力试验的加载制度 开裂后，直至达到荷载短期效应组合值，仍按20分级；超过荷载短期效应组合值后，直到结构屈服前，按10分级；结构屈服后，按y的倍数施加荷载，按2y、3y、4y分级。5.3 一般结构静载试验一般结构静载试验5.3.1 受弯构件试验受弯构件试验一、试件安装和加载方法一、试件安装和加载方法 正位试验，一端采用铰支座，另一端采用正位试验，一端采用铰支座，另一端采用滚动支座，支座下面用支墩安置在地面上，要滚动支座，支座下面用支墩安置在地面上，要求牢固和稳定。求牢固和稳定。5.3 一般结构静载试验一般结构静载试验5.3.1 受弯构件试验受弯构件试

3、验一、试件安装和加载方法一、试件安装和加载方法n n加载方法：加载方法：梁：常用液压加载器和分配梁，或用液压同梁：常用液压加载器和分配梁，或用液压同步加载加载器直接加载。步加载加载器直接加载。板：一般重物加载。也可用集中荷载等效，板：一般重物加载。也可用集中荷载等效，采用梁加载方式加载。采用梁加载方式加载。吊车梁：采用液压，试验时的加载图式要按吊车梁：采用液压，试验时的加载图式要按最布利荷载布置决定集中荷载的作用位置。最布利荷载布置决定集中荷载的作用位置。5.3 基本构件的单调加载静力试验5.3.1 受弯构件的试验一、试件的安装和加载方法5.3.1 受弯构件的试验一、试件的安装和加载方法5.3

4、.1受弯构件的受弯构件的试验试验二、试验项目和测点布置 1.挠度测量5.3.1受弯构件的试验 二、试验项目和测点二、试验项目和测点布置布置 1.1.挠度挠度测量测量 (3)(3)宽度较大的梁：在截面两侧布点宽度较大的梁：在截面两侧布点。2.应变测量梁剪应力测点：2.应变测量(3)箍筋和弯起筋应力测量：预埋式和表面开槽式2.2.应变测量应变测量应变测量应变测量(续续续续)(4)(4)翼缘与孔边应力测量：连续贴片翼缘与孔边应力测量：连续贴片(5)(5)校核测点：不受力位置，检验系统误差校核测点：不受力位置，检验系统误差校核测点和裂缝观测校核测点和裂缝观测n n为了校核试验的正确性，便于整理试验结果

5、时进行为了校核试验的正确性，便于整理试验结果时进行为了校核试验的正确性，便于整理试验结果时进行为了校核试验的正确性，便于整理试验结果时进行误差修正，经常在梁的端部凸角上的零误差修正，经常在梁的端部凸角上的零误差修正，经常在梁的端部凸角上的零误差修正，经常在梁的端部凸角上的零 应力处设置应力处设置应力处设置应力处设置少量测点，以检验整个测量过程是否正常。少量测点，以检验整个测量过程是否正常。少量测点，以检验整个测量过程是否正常。少量测点，以检验整个测量过程是否正常。n n裂缝测量：开展、宽度、发展和分布。肉眼观察；裂缝测量：开展、宽度、发展和分布。肉眼观察；裂缝测量：开展、宽度、发展和分布。肉眼

6、观察；裂缝测量：开展、宽度、发展和分布。肉眼观察；连续地或交替地布置测点；读数显微镜。连续地或交替地布置测点；读数显微镜。连续地或交替地布置测点；读数显微镜。连续地或交替地布置测点；读数显微镜。三、裂缝测量三、裂缝测量 受拉区垂直裂缝测量受拉区垂直裂缝测量三、裂缝测量 受拉区垂直裂缝测量(续)三、裂缝测量(续)斜截面上的主拉应力裂缝测量三、裂缝测量(续)最大裂缝宽度测量 裂缝标注方法四、受弯塑性铰测量 测量内容 延性系数 =u/y转角和曲率的测量n n转角：用角位移传感器进行测量。常用的转角：用角位移传感器进行测量。常用的角位移传感器和线位移传感器都是测量测角位移传感器和线位移传感器都是测量测

7、点相对于地面的转角，测量结果处理时应点相对于地面的转角，测量结果处理时应该考虑支座沉陷引起的刚体转动。该考虑支座沉陷引起的刚体转动。n n曲率：用应变计或位移计进行测量，在该曲率：用应变计或位移计进行测量，在该截面的上下边缘布置应变或位移测点，通截面的上下边缘布置应变或位移测点，通过测量上下边缘的应变来计算曲率。过测量上下边缘的应变来计算曲率。2.4.2 受压构件试验一、试件安装和加载方法一、试件安装和加载方法一、试件安装和加载方法一、试件安装和加载方法n n卧位和正位，液压加载，构件二端均应采用比较灵卧位和正位，液压加载，构件二端均应采用比较灵卧位和正位，液压加载，构件二端均应采用比较灵卧位

8、和正位，液压加载，构件二端均应采用比较灵活的可动铰支座型式，一般采用刀口支座。活的可动铰支座型式，一般采用刀口支座。活的可动铰支座型式，一般采用刀口支座。活的可动铰支座型式，一般采用刀口支座。5.3.2 压杆和柱的试验压杆和柱的试验 一、试件的安装和加载一、试件的安装和加载方法方法 正正位试验位试验 卧位试验卧位试验 对中：对中：先进行几何对中，先进行几何对中，再进行物理对中。再进行物理对中。5.3.2 压杆和柱的试验二、试验项目和测点 布置 1.试验项目 2.测点布置 3.测力板二、试验项目和测点布置二、试验项目和测点布置n n破坏荷载：力传感器破坏荷载：力传感器n n挠度：百分表或位移传挠

9、度：百分表或位移传感器感器n n曲率：曲率计曲率：曲率计n n砼应变：应变片砼应变：应变片+应变应变仪，应变片后贴。仪，应变片后贴。n n钢筋应变：应变片钢筋应变：应变片+应应变仪，应变片预埋变仪，应变片预埋二、试验项目和测点布置对中对中n n轴心受压柱：安装时一般先进行，即将构件轴线对轴心受压柱：安装时一般先进行，即将构件轴线对轴心受压柱：安装时一般先进行，即将构件轴线对轴心受压柱：安装时一般先进行，即将构件轴线对准作用力的中心线。构件在几何对中后再进行物理准作用力的中心线。构件在几何对中后再进行物理准作用力的中心线。构件在几何对中后再进行物理准作用力的中心线。构件在几何对中后再进行物理对中

10、，即加载达对中，即加载达对中，即加载达对中，即加载达20204040的试验荷载时，测量的试验荷载时，测量的试验荷载时，测量的试验荷载时，测量构件中央截面两侧或四个面的应变，并调整作用力构件中央截面两侧或四个面的应变，并调整作用力构件中央截面两侧或四个面的应变，并调整作用力构件中央截面两侧或四个面的应变，并调整作用力的轴线，以达到各点应变均匀为止。在构件物理对的轴线，以达到各点应变均匀为止。在构件物理对的轴线，以达到各点应变均匀为止。在构件物理对的轴线，以达到各点应变均匀为止。在构件物理对中后即可进行加载试验。中后即可进行加载试验。中后即可进行加载试验。中后即可进行加载试验。n n偏压试件：也应

11、在物理对中后，沿加力中线量出偏偏压试件：也应在物理对中后，沿加力中线量出偏偏压试件：也应在物理对中后，沿加力中线量出偏偏压试件：也应在物理对中后，沿加力中线量出偏心距离，再把加载点移至偏心距的位置上，进行试心距离，再把加载点移至偏心距的位置上，进行试心距离，再把加载点移至偏心距的位置上，进行试心距离，再把加载点移至偏心距的位置上，进行试验。验。验。验。n n加载：长柱试验机或液压加载系统加载：长柱试验机或液压加载系统加载：长柱试验机或液压加载系统加载：长柱试验机或液压加载系统;(1/10-;(1/10-1/15)Nu1/15)Nu，接近开裂荷载和破坏荷载时细分，接近开裂荷载和破坏荷载时细分，接

12、近开裂荷载和破坏荷载时细分，接近开裂荷载和破坏荷载时细分2-42-4级。级。级。级。2.4.3 屋架试验屋架试验一、试件安装和加载方法一、试件安装和加载方法一、试件安装和加载方法一、试件安装和加载方法n n就位方式：一般采用正位试验。现场试验时还可以就位方式：一般采用正位试验。现场试验时还可以就位方式：一般采用正位试验。现场试验时还可以就位方式：一般采用正位试验。现场试验时还可以采用成对试件的卧位试验。安装时应设置侧向支撑，采用成对试件的卧位试验。安装时应设置侧向支撑，采用成对试件的卧位试验。安装时应设置侧向支撑，采用成对试件的卧位试验。安装时应设置侧向支撑，以保证屋架上弦的侧向稳定。以保证屋

13、架上弦的侧向稳定。以保证屋架上弦的侧向稳定。以保证屋架上弦的侧向稳定。n n支承方式：与梁相同，支承垫板应留有充分余地。支承方式：与梁相同，支承垫板应留有充分余地。支承方式：与梁相同，支承垫板应留有充分余地。支承方式：与梁相同，支承垫板应留有充分余地。n n加载方式：可以采用重力直接或杠杆加载。当施加加载方式：可以采用重力直接或杠杆加载。当施加加载方式：可以采用重力直接或杠杆加载。当施加加载方式：可以采用重力直接或杠杆加载。当施加多点集中荷载并且节点荷载较大时，采用同步液压多点集中荷载并且节点荷载较大时，采用同步液压多点集中荷载并且节点荷载较大时，采用同步液压多点集中荷载并且节点荷载较大时，采

14、用同步液压加载。加载。加载。加载。重重 物物 加加 载载液液 压压 加加 载载屋屋 架架 成成 对对 试试 验验屋屋 架架 试试 验验 支支 撑撑 设设 置置二、观测项目和测点布置二、观测项目和测点布置二、观测项目和测点布置二、观测项目和测点布置n n观测项目观测项目观测项目观测项目1 1）桁架挠度及挠曲线。）桁架挠度及挠曲线。）桁架挠度及挠曲线。）桁架挠度及挠曲线。2 2）开裂荷载及破坏荷载。）开裂荷载及破坏荷载。）开裂荷载及破坏荷载。）开裂荷载及破坏荷载。3 3）主要杆件的应变。）主要杆件的应变。）主要杆件的应变。）主要杆件的应变。4 4）节点的变形及节点刚度对杆件的次应力影响）节点的变形

15、及节点刚度对杆件的次应力影响）节点的变形及节点刚度对杆件的次应力影响）节点的变形及节点刚度对杆件的次应力影响 5 5）屋架端节点的应力分布）屋架端节点的应力分布）屋架端节点的应力分布）屋架端节点的应力分布 6 6）预应力钢筋张拉应力和对有关部位混凝土的预压）预应力钢筋张拉应力和对有关部位混凝土的预压）预应力钢筋张拉应力和对有关部位混凝土的预压）预应力钢筋张拉应力和对有关部位混凝土的预压应力。应力。应力。应力。7 7）屋架下弦预应力钢筋对屋架的反拱作用。）屋架下弦预应力钢筋对屋架的反拱作用。）屋架下弦预应力钢筋对屋架的反拱作用。）屋架下弦预应力钢筋对屋架的反拱作用。8 8）预应力锚头工作性能。）

16、预应力锚头工作性能。）预应力锚头工作性能。）预应力锚头工作性能。n n测点布置测点布置测点布置测点布置 可以利用结构和荷载的对称性，在屋架一半布可以利用结构和荷载的对称性，在屋架一半布可以利用结构和荷载的对称性，在屋架一半布可以利用结构和荷载的对称性，在屋架一半布置主要测点，而在另一半布置校核测点。置主要测点，而在另一半布置校核测点。置主要测点，而在另一半布置校核测点。置主要测点，而在另一半布置校核测点。1 1）节点位移：大量程的挠度计或者用米厘纸制成标）节点位移：大量程的挠度计或者用米厘纸制成标）节点位移：大量程的挠度计或者用米厘纸制成标）节点位移：大量程的挠度计或者用米厘纸制成标尺通过水准

17、仪进行观测。尺通过水准仪进行观测。尺通过水准仪进行观测。尺通过水准仪进行观测。2）杆件的内力测量）杆件的内力测量 通过测应变来测量杆件内力。通过测应变来测量杆件内力。n n杆件的内力测量测点布置杆件的内力测量测点布置3）节点应变测量测点布置：上弦节点端部节点应变测量4）锚具性能测量n n在端节点砼表面沿自锚头长度方向布置若干应变测点：横向测点和纵向测点5）预应力钢筋张拉应力的测量）预应力钢筋张拉应力的测量n n直接在预应力钢筋上布置应变测点测量，通直接在预应力钢筋上布置应变测点测量，通常布置屋架跨中和两端头。注意应变计的防常布置屋架跨中和两端头。注意应变计的防护处理。护处理。6）裂缝测量）裂缝

18、测量n n杆件开裂荷载和裂缝宽度。（端节点、腹杆杆件开裂荷载和裂缝宽度。（端节点、腹杆与下弦杆及节点交汇处较早开裂的位置）与下弦杆及节点交汇处较早开裂的位置）2.4.4 薄壳和网架结构的试验薄壳和网架结构的试验 用于大跨度建筑，通过原型试验和用于大跨度建筑，通过原型试验和用于大跨度建筑，通过原型试验和用于大跨度建筑，通过原型试验和1/5-1/20 1/5-1/20 模模模模型试验研究结构受力性能及计算可靠性。型试验研究结构受力性能及计算可靠性。型试验研究结构受力性能及计算可靠性。型试验研究结构受力性能及计算可靠性。1 1、试件安装和加载方法、试件安装和加载方法、试件安装和加载方法、试件安装和加

19、载方法n n支承形式：支承形式：支承形式：支承形式：1 1）薄壳结构：实际支承形式类似双向板，有四角支承）薄壳结构：实际支承形式类似双向板，有四角支承）薄壳结构：实际支承形式类似双向板，有四角支承）薄壳结构：实际支承形式类似双向板，有四角支承和四边支承，试验支承可以用固定铰、活动铰及滚轴。和四边支承，试验支承可以用固定铰、活动铰及滚轴。和四边支承，试验支承可以用固定铰、活动铰及滚轴。和四边支承，试验支承可以用固定铰、活动铰及滚轴。2 2）网架结构：实际支承在框架或柱顶，试验时支承在）网架结构：实际支承在框架或柱顶，试验时支承在）网架结构：实际支承在框架或柱顶，试验时支承在）网架结构：实际支承在

20、框架或柱顶，试验时支承在刚性较大的型钢圈梁上。边支座一般受压，角支座及刚性较大的型钢圈梁上。边支座一般受压，角支座及刚性较大的型钢圈梁上。边支座一般受压，角支座及刚性较大的型钢圈梁上。边支座一般受压，角支座及其附近支座可能受拉。支座形式下如图。其附近支座可能受拉。支座形式下如图。其附近支座可能受拉。支座形式下如图。其附近支座可能受拉。支座形式下如图。网架试验支座形式受压支座受压支座拉压球铰支座拉压球铰支座拉压锁形支座拉压锁形支座球面支座球面支座n n加载方法加载方法 重物直接堆载、水池加载或通过吊篮加载。重物直接堆载、水池加载或通过吊篮加载。也可用气压加载，需要较大荷载时常使用液也可用气压加载

21、，需要较大荷载时常使用液压加载器和分配梁加载。压加载器和分配梁加载。2、观测项目和测点布置、观测项目和测点布置1）观测项目：主要测量位移和应变。）观测项目：主要测量位移和应变。2）测点布置：常利用对称性减少测点数量。）测点布置：常利用对称性减少测点数量。同时布置一些校核测点。同时布置一些校核测点。薄壳结构液压加载网壳水加载双曲扁壳结构测点布置 位移测点 应变测点边界边界网架测点布置：（网架测点布置：（网架测点布置：（网架测点布置：（1 1）利用对称性分区（）利用对称性分区（）利用对称性分区（）利用对称性分区（2 2）位移下弦）位移下弦）位移下弦）位移下弦节点，应力布置在杆件上（杆件中间或节点附

22、近）节点，应力布置在杆件上（杆件中间或节点附近）节点，应力布置在杆件上（杆件中间或节点附近）节点，应力布置在杆件上（杆件中间或节点附近）（3 3）校核测点。）校核测点。）校核测点。）校核测点。2.5 试验数据处理试验数据处理2.5.12.5.1、原始数据处理、原始数据处理n n原始记录数据：完整性、科学性、严肃性。原始记录数据：完整性、科学性、严肃性。清楚、不得任意涂改清楚、不得任意涂改n n错误数据：仪器设置，人工读错，人工记录，错误数据：仪器设置，人工读错，人工记录，环境影响，仪器缺陷，通过复核仪器修正。环境影响，仪器缺陷，通过复核仪器修正。n n数据修约：数据修约：四舍五入。四舍五入。2

23、.5.2 结果表达n n表格形式表格形式n n曲线：连线、拟合曲线曲线：连线、拟合曲线n n形态：裂缝分布、变形形态、破坏形态、照形态：裂缝分布、变形形态、破坏形态、照片片n n函数：回归分析。函数：回归分析。常用方法为最小二乘法：回归值与试验常用方法为最小二乘法：回归值与试验值之差的平方和为最小。值之差的平方和为最小。n n数据处理工具：数据处理工具：Excel、Origin2.5.3 结构变形计算 应考虑支座沉应考虑支座沉应考虑支座沉应考虑支座沉降、结构自重和降、结构自重和降、结构自重和降、结构自重和等效加载图示的等效加载图示的等效加载图示的等效加载图示的修正。修正。修正。修正。1 1、梁

24、的弯曲变、梁的弯曲变、梁的弯曲变、梁的弯曲变形形形形n n离支座离支座离支座离支座x x处的挠处的挠处的挠处的挠度和转角为：度和转角为：度和转角为：度和转角为：n悬臂梁的挠度和转角n自重和设备重作用下，梁的挠度为：自重和设备重作用下，梁的挠度为：自重和设备重作用下，梁的挠度为：自重和设备重作用下，梁的挠度为：n n荷载等效的修正系数荷载等效的修正系数：采用等效荷载图式加载试验时，由于等采用等效荷载图式加载试验时，由于等效时仅考虑了效时仅考虑了控制内力相等控制内力相等的原则等效，故的原则等效，故应对测量的挠度进行修正。应对测量的挠度进行修正。均布荷载均布荷载1.0，四分点等效乘，四分点等效乘0.

25、91,三三分点等效乘分点等效乘0.98，四集中力五分点等效乘，四集中力五分点等效乘0.99，八集中力十六分点，八集中力十六分点1.00。n n梁的弯曲变形为：梁的弯曲变形为：（f(x)+f0(x)）剪切变形节点剪切变形：节点剪切变形：2.5.4 应力和内力计算*应力计算：应变到应力的换算应根据试件材应力计算：应变到应力的换算应根据试件材料的应力一应变关系和应变测点的布置进行，料的应力一应变关系和应变测点的布置进行，如材料属于弹性体，可按照材料力学的有关如材料属于弹性体，可按照材料力学的有关公式进行。公式进行。应力计算：平面应力2.5.5 构件性能检验构件性能检验一、构件承载力检验一、构件承载力

26、检验一、构件承载力检验一、构件承载力检验 承载力检验标志及检验系数承载力检验标志及检验系数u u受力受力受力受力情况情况情况情况受拉（轴拉、偏拉、受弯、大偏压）受拉（轴拉、偏拉、受弯、大偏压）受拉（轴拉、偏拉、受弯、大偏压）受拉（轴拉、偏拉、受弯、大偏压）受压受压受压受压受剪受剪受剪受剪标志标志标志标志编号编号编号编号B1B1B2B2B3B3B4B4B5B5B6B6承承承承载载载载力力力力检检检检验验验验标标标标志志志志裂缝裂缝裂缝裂缝1.5mm,1.5mm,挠度挠度挠度挠度 1/501/50受压砼压坏受压砼压坏受压砼压坏受压砼压坏受受受受力力力力主主主主筋筋筋筋拉拉拉拉断断断断砼砼砼砼压压压

27、压坏坏坏坏斜裂缝斜裂缝斜裂缝斜裂缝1.5m1.5mmm或斜裂或斜裂或斜裂或斜裂缝末端缝末端缝末端缝末端砼剪压砼剪压砼剪压砼剪压破坏破坏破坏破坏斜压破斜压破斜压破斜压破坏或主坏或主坏或主坏或主筋端部筋端部筋端部筋端部滑脱滑脱滑脱滑脱1-31-3级钢级钢级钢级钢冷拉冷拉冷拉冷拉1-21-2级级级级冷拉冷拉冷拉冷拉3-43-4级级级级热处热处热处热处理钢理钢理钢理钢筋、筋、筋、筋、钢丝、钢丝、钢丝、钢丝、钢绞钢绞钢绞钢绞线线线线1-31-3级钢、级钢、级钢、级钢、冷拉冷拉冷拉冷拉1-21-2级级级级冷拉冷拉冷拉冷拉3-43-4级级级级热处热处热处热处理钢理钢理钢理钢筋、筋、筋、筋、钢丝、钢丝、钢丝、钢丝、钢绞钢绞钢绞钢绞线线线线检验检验检验检验系数系数系数系数1.21.20 01.21.25 51.41.45 51.21.25 51.31.30 01.41.40 01.501.501.41.45 51.351.351.501.50二、构件的挠度检验二、构件的挠度检验二、构件的挠度检验二、构件的挠度检验三、构件的抗裂检验三、构件的抗裂检验三、构件的抗裂检验三、构件的抗裂检验四、构件的裂缝宽度检验